Ventaja mecánica (parte 3)

bienvenido de vuelta vamos a hacer más problemas de ventaja mecánica y en este vídeo nos vamos a enfocar en poleas que es una máquina simple vamos a tratar de entender la ventaja mecánica que hay detrás de este tipo de máquinas así que empecemos con una con una polea sencilla digamos que aquí tenemos digamos aquí está el techo que ahí tenemos el techo y del techo está digamos colgando está fija una polea que es una polea esencialmente es como una especie de disco tenemos una especie de disco y que este disco puede puede rotar muy bien este disco puede rotar aquí digamos en la pared digamos correspondiente a esta a este círculo es decir si si lo viéramos de lado veríamos como como algo así verdad algo así entonces sobre esta pared hay una especie de canal que en donde puede ir una cuerda y cómo está esta rueda gira digamos puede girar con muy poquita fricción es decir no casi no genera fricción sobre la cuerda entonces esto es lo que provoca es que si tenemos una cuerda aquí deberíamos hacerlo un poco más derechito que tenemos una cuerda sí muy bien entonces si uno jala una cuerda del lado derecho del otro lado va a subir eso es lo que nos está provocando esta polea sencilla ok entonces digamos digamos que tenemos un peso del lado izquierdo digamos de no sé cómo siempre de 10 newtons ok tenemos aquí un peso de 10 newtons verdad entonces la pregunta que te hago es cuál es la ventaja mecánica si nosotros jalamos la cuerda de este lado digamos que digamos que jalamos así hacia abajo hacemos una fuerza hacia abajo al realizar esta fuerza cuál es la ventaja mecánica en este en este cuando cuando trabajamos con una polea entonces para poder responder esto o lo que es lo mismo verdad es responder cuál es la fuerza necesaria para elevar este peso de 10 newtons y cuál es la fuerza que necesito para para poder producir una fuerza de 10 minutos pero hacia arriba verdad y poder este este cuerpo muy bien entonces para poder analizar esto tenemos que ver cómo se mueven o cómo cambian las distancias verdad digamos digamos que tengo aquí un punto verdad siempre siempre vamos a tratar de fijar puntos y ver cómo es que se mueven al aplicar yo esta fuerza digamos que se recorrió una distancia de muy bien entonces este punto se recorrió una distancia no sé una distancia fija pero si nosotros jalamos la cuerda y movemos esta distancia quiere decir que de este lado digamos si teníamos este punto entonces se recorrió la misma distancia hacia arriba verdad esencialmente la misma distancia entonces si tenemos las distancias iguales y digamos aquí tenemos una fuerza de diez newtons pues la fuerza que necesito aquí jalar hacia abajo es exactamente igual verdad porque las distancias son iguales y sabemos que hay una conservación del trabajo entonces recordemos que la fuerza entrada digamos por la distancia de entrada que correspondería a esta distancia debe ser igual a la fuerza de salida por la distancia de salida si las distancias son iguales quieren decir que las fuerzas tienen que ser iguales muy bien entonces esto solo es por la conservación de la energía o la conservación digamos del trabajo verdad entonces si si él si las fuerzas son iguales pues la ventaja mecánica es una verdad porque la ventaja mecánica era era era la división entre la fuerza de entrada entre la fuerza de salida más bien al revés verdad la ventaja mecánica es la fuerza de salida entre la fuerza de entrada y si estas dos son iguales pues esto no esto nos da uno bien entonces ya que sabemos esto pues podemos ver que realmente las poleas no no son una no son muy interesantes solo lo que estamos logrando es que con una polea en vez de subir jalar un peso digamos hacia arriba lo que podemos hacer es mejor jalar la cuerda hacia abajo a lo mejor es más fácil para nuestro cuerpo hacerlo de esta forma o no sé realmente no tenemos una utilidad en términos de d de fuerzas verdad porque la ventaja mecánica es 1 pero a lo mejor es más cómodo calar la cuerda así que vamos a ver otro ejemplo en donde si tengamos una ventaja mecánica positiva digamos que tengo aquí dos poleas digamos aquí hay una polea muy bien y más o menos por aquí vamos a tener otra polea que quizás debería hacerlo un poquito mejor algo así ahí está bueno ustedes imaginen que es realmente un círculo muy bien y ahora tenemos una cuerda también que cuelga de aquí se enrolla en esta parte de la polea y luego se enrolla en la otra pelea muy bien y finalmente está atada al techo muy bien aquí está fijo al techo ok entonces vamos a hacer la misma pregunta si nosotros jalamos de este lado y digamos que tenemos colgando por aquí un peso de 10 mil tons y aquí tenemos un peso de 10 newtons yo joven no es una masa es un peso de 10 minutos aunque el peso es una fuerza entonces digamos que queremos ver cuál es la ventaja mecánica al subir este cuerpo entonces para poder analizar esto hacemos el digamos la misma técnica fijemos un punto aquí y al aplicar una fuerza digamos no sé que de hecho es la que no sabemos digamos que movimos este punto dos metros verdad dos metros ahora bien cómo es que se mueve del lado izquierdo pues esencialmente la cuerda también se tiene que recorrer dos metros pero ahora tenemos que dar toda esta vuelta entonces primero recorrerá un metro digamos no sé de aquí un metro y luego otro metro así que en realidad estas estos dos pedazos de cuerda se recortan un metro cada uno ok digamos su longitud se disminuye un metro en cada lado y así estos dos metros acumulados nos dan estos dos metros que desplazamos hacia abajo donde aplicamos nuestra fuerza muy bien entonces cuál sería el trabajo generado vamos a ver eso el trabajo de salida digamos el trabajo de salida que esencialmente es el resultado de haber jalado fue que subimos un metro subimos un metro esta polea verdad perdón a este cuerpo porque si recorrimos un metro de cada lado entonces esto subió un metro también entonces este cuerpo subió un metro pero tiene un peso de 10 newtons quiere decir que el trabajo es fuerza por distancia y estos serían de 10 minutos por un muy bien entonces esto que nos da pues 10 por 1 son 10 y newtons por metros son giles verdad entonces tenemos un trabajo generado de 10 jules muy bien este es el trabajo de salida digamos entonces cómo calcular y amos el trabajo de entrada el trabajo de entrada pues tienen que ser exactamente 10 hills por la ley de la conservación de la energía muy bien entonces nuestra fuerza de entrada que era lo que queríamos saber cuánta fuerza teníamos que aplicar aquí para poder elevar este cuerpo de 10 newtons de peso la fuerza por la distancia que en este caso son dos deberían ser igual bueno es justo nuestro trabajo y que vimos que son 10 jules verdad entonces si dividimos de ambos lados entre 2 y aquí de hecho adquieran dos metros verdad entonces si dividimos entre dos metros nos queda que la fuerza de entrada o lo que hay que aplicar es 5 y jules entre metros nos da newtons verdad entonces tenemos 5 newtons de fuerza que hay que aplicar al inicio o hay que hay que aplicar o que hay que jalar para poder elevar este cuerpo un metro entonces si te das cuenta tuvimos que aplicar la mitad de la fuerza porque esto eran 10 minutos y aquí aplicamos 5 newtons sin embargo lo que tenemos que hacer es aplicarla por el doble de la distancia verdad aquí aplicamos dos metros y subió sólo un metro entonces nuestra fuerza de entrada fueron cinco jules mientras que la fuerza de salida la fuerza de salida pues esto es el trabajo dividido entre la distancia por la distancia era un metro así que estos son diez minutos aquí me aquí me equivoqué él no son giles la fuerza no se mide se mide en newtons verdad entonces como calculábamos la ventaja mecánica la ventaja mecánica se calculaba como la fuerza de salida entre la fuerza de entrada y si la fuerza de salida eran 10 newtons y la de entrada eran 5 newtons entonces tenemos que la ventaja mecánica es exactamente 2 muy bien ahora vamos a hacer un último ejemplo con otra máquina que no son nuestros digamos ni siquiera un arreglo de poleas sino vamos a considerar un plano inclinado y a mí al inicio me costaba trabajo entender por qué una un plano inclinado podría ser una máquina esencialmente sólo tenemos una tabla verdad una tabla con una inclinación digamos de 30 grados y realmente esto es una máquina porque vamos a ver que en efecto genera una ventaja mecánica muy bien entonces si nosotros tenemos nuestro nuestro cuerpo aquí que digamos que tenemos nuestro cuerpo aquí y queremos llevarlo hasta el otro extremo queremos llevarlo hasta el otro extremo y digamos que hay una distancia aquí esta distancia mide de ok entonces vamos a ver qué tanto nos ayuda a empujar una caja sobre un plano inclinado a sol o más bien cómo sería esto es decir cuál es la diferencia de empujar esta caja a lo largo de todo este plano digamos algo así y cuál es la diferencia que si yo hubiera cargado la caja empezando de este vértice del triángulo y digamos lo hubiera jalado de alguna forma hacia arriba ok entonces vamos a ver nosotros sabemos qué utilizando las funciones trigonométricas si esta es la distancia de nosotros sabemos que el seno de 30 grados es el cateto opuesto sobre la hipotenusa que en este caso mide de verdad entonces esta altura que es el cateto opuesto será esencialmente de x seno de 30 grados ahora bien seno de 30 grados y sería bueno que lo recordarás es justamente un medio así que vamos a quitar todo esto y sólo vamos a dejar el un medio si esto a lo mejor te parece un poco extraño te invito a que revises las los vídeos de funciones trigonométricas entonces pero esto era un medio por la distancia de ahora bien como calculamos la energía potencial que tendría la caja si está en su punto máximo pues la energía potencial si se acuerdan es la masa por la aceleración por la altura masa aceleración por altura pero la masa por la aceleración es justamente la fuerza qué digamos el peso y aquí dijimos que eran 10 newtons verdad es la misma cajita que hace rato entonces esta masa por aceleración son 10 newtons por la altura que es un medio de d así que esto simplemente será 10 newtons por un medio de esto y esto que nos da son 10 entre 2 son 5 newtons por distancia que son metros así que son 5 de esta distancia de por qué son jules verdad estamos midiendo la energía en jules y esta es la energía potencial muy bien y por la ley de la conservación nosotros sabemos que la fuerza de entrada digamos la fuerza que hay que aplicar por nuestra distancia debe ser igual a la energía del sistema que son 5 de jules verdad así que podemos dividir entre d de ambos lados y nos queda que la fuerza de entrada la fuerza que hay que aplicar para poder mover esta caja es de 5 jules y justamente tuvimos una ventaja mecánica verdad tuvimos una ventaja mecánica porque lo que teníamos eran diez eran diez minutos verdad nuevamente teníamos 10 newtons y dividimos entre la de entrada que son 5 newtons y nuestra ventaja mecánica es 2